Využití střevlíkovitých brouků (Col., Carabidae) jako bioindikátoru změn v alpínské zóně Krkonoš v souvislosti

s imisní zátěží ekosystémů v průběhu posledních čtyřiceti let

Miroslav Martiš, Vojtěch Rýznar

Fakulta životního prostředí ČZU v Praze, katedra aplikované ekologie

V důsledku klimatického vývoje v posledním glaciálu a navazujícím současném interglaciálu jsou v nejvyšších vrcholových partiích Krkonoš zachovány významné boreoalpinní a arktoalpinní reliktní druhy střevlíkovitých brouků, které se jinak vyskytují zejména v severní Evropě a v Alpách. Anomální snížení horní hranice lesa a existenci alpínské zóny v Krkonoších, umožňující přežití většiny z těchto druhů, vysvětluje teorie anemoorografických systémů, formulovaná profesorem Jeníkem.

Teorie anemoorografických systémů (Jeník, 1961)

Převažující západní vzdušné proudění vystupuje v údolích Krkonoš orientovaných západovýchodním směrem, tím se zvyšuje jeho rychlost, na hřebenech západních a východních Krkonoš se pak přelévá přes náhorní plošiny a vrcholové partie a přepadává do ledovcových karů. Tím je umožněn vznik alpínské zóny v nižší než v těchto geografických polohách předpokládané nadmořské výšce (místo cca 1700 – 1800 m n. m. již ve 1400 – 1600 m n. m.) a současně výskyt alpínských a subalpínských společenstev v navazujících ledovcových karech.

• Vrcholové oblasti Krkonoš byly v minulých desetiletích, obdobně jako rozsáhlá území ve střední a severní Evropě i v dalších teritoriích, postiženy významnou imisní zátěží pocházející zejména z provozu tepelných elektráren spalujících hnědé uhlí s významným podílem sloučenin síry (v extrémech dosahujících až 8% v chemickém složení).

• Tato zátěž závažně postihla porosty jehličnatých lesů (především smrkové monokultury) a přispěla k podstatnému okyselení půd a vod na rozsáhlých územích.

V přírodních podmínkách České republiky jsou alpínské zóny zdejších nejvyšších pohoří (Krkonoše, Králický Sněžník, Hrubý Jeseník) jedněmi z nejcitlivějších ekosystémů, především z důvodu jejich mimořádné zranitelnosti (současné klimatické podmínky ve středu Evropy umožňují existenci alpínské zóny jen v nejvyšších partiích uvedených horstev) a jejich minimálního plošného rozsahu (řádově jednotky čtverečních kilometrů).

Na rozdíl od většiny ekosystémů převažujících na území České republiky však nebyl dopad uvedené imisní vlny v závěru minulého století v ekosystémech alpínské zóny hor podrobně zkoumán v celém období působení tohoto znečištění prostředí.

• Střevlíkovití brouci (Col. Carabidae), žijící ve střední Evropě, jsou nejčastěji nespecializovaní masožravci, kteří aktivně vyhledávají svou kořist, případně uhynulé bezobratlé i obratlovce, na povrchu půdy.

• V literatuře je dokumentována mimořádná citlivost střevlíkovitých brouků na chemické znečištění prostředí.

Střevlíkovití brouci jsou proto díky svým vlastnostem často používáni k bioindikaci kvality životního prostředí. Jsou skupinou hmyzu citlivou na znečištění svého životního prostředí (zejména pesticidy, umělými hnojivy a těžkými kovy), reagují také na změny podmínek prostředí, např. na změnu pH, vlhkostních poměrů na stanovišti, změnu zastínění, apod.

• Výzkumný projekt navazuje na dva tříleté výzkumné projekty obdobného zaměření, realizované v alpínské zóně západních Krkonoš v letech 1969 - 1972 a 1994 - 1996.

• Proto se navrhovaný grant soustřeďuje na porovnání výsledků z období před nástupem nejsilnější imisní vlny na počátku osmdesátých let a z období vrcholu této imisní vlny v létech devadesátých se situací v období ústupu imisní zátěže ze spalování vysoce sirnatého hnědého uhlí v současném období.

Mapa celková

• Předností navrhovaného řešení je možnost vzájemné komparace vlastních dat řešitele výzkumu carabidofauny ve vrcholových partiích západních Krkonoš v naprosto identických lokalitách ve zmíněném průběhu imisní vlny v posledních dekádách minulého století a na počátku současného století.

• V současnosti řešený projekt předpokládá lokalizaci

Slezského hřebene západních Krkonoš (Vysoké Kolo, 1509 m n.m.) a směřuje k zjištění stavu carabidocenóz v období poklesu imisní zátěže po dalších dvaceti letech.

Západní Krkonoše mapa

Vysoké Kolo mapa

• Pro monitoring střevlíkovitých brouků je zvolena metoda sběru pomocí zemních pastí s formalínem. Tato široce používaná metoda umožní meziročně porovnávat stav společenstva těchto epigeických brouků a pozorovat změny v druhovém složení společenstva a také změny početnosti jednotlivých druhů.

• Vzhledem k dosažení srovnatelnosti s dřívějším výzkumem

ve vrcholových oblastech Krkonoš (Hůrka, 1958, Martiš, 1975, 1996) je v zájmu metodické jednoty účelné použitou metodiku v maximální míře zachovat.

V těsné blízkosti vybraných zemních pastí jsou umístěny data loggery zaznamenávající průběh teploty a vlhkosti. Data loggery jsou lokalizovány v závislosti na rostlinných společenstvech, rozmístění suťových polí a expozici svahu vůči světovým stranám. Pořízený záznam bude porovnán s dřívějšími informacemi ze sledování mikroklimatu sumačními metodami (D,L sacharóza, dusičnan uranylu).

Údaje o vývoji mikroklimatu ve zkoumaném polygonu v průběhu řešení projektu budou komparovány s daty z nejbližších meteorologických stanic sítě Českého hydrometeorologického ústavu, případně i s daty získanými z relevantních meteorologických dat na polské straně.

• Pro účely řešeného projektu byli nalezení střevlíci klasifikováni podle dostupných informací v 10 kategoriích.

Klasifikace druhových charakteristik střevlíkovitých brouků

1 ZOOGEOGRAFIE

11 cirkumpolární 12 eurosibiřský

13 severopalearktický

14 evropský

15 euroasijský,palearktický

16 západopalearktický

17 amfiatlantský

18 eurokavkazský

19 pontickomediteránní

2 ZÓNA

21

22 alpinská a subalpinská nad 1200 m n. m. 23 hory 800 – 1200 (1500) m

24 hory a podhůří 500 – 1200 m

25 euryzónní 26 pahorkatiny 300 – 500 (800) m

27 nížiny a pahorkatiny 100 – 500 m

28 nížiny pod 300 m

29

3 BIOTOP

31 biotopy nad hranicí lesa

32 jehličnaté lesy

33 smíšené a listnaté lesy

34 lužní lesy, břehové porosty

35 eurytop

36 nivní louky, litorál 37 louky

38 pole

39 lomy, výsypky, ruderály, intravilán

4 PŮDA

41

42 jílovitá

43 jílovitohlinitá

44 hlinitá

45 eurypedobiont 46 hlinitopísčitá

47 písčitohlinitá

48 písčitá

49

5 TERMOPREFERENCE

51 oligo-stenotherm

52 oligo-eurytherm

53

54 meso-stenotherm

55 eurytherm

56 meso-eurytherm

57

58 poly-eurytherm

59 poly-stenotherm

6 HYGROPREFERENCE 61 poly-stenohygr 62 poly-euryhygr 63

64 meso-euryhygr 65 euryhygr 66 meso-stenohygr 67

68 oligo-euryhygr 69 oligo-stenohygr

7 FOTOPREFERENCE 71 oligo-stenophot 72 oligo-euryphot 73

74 meso-stenophot 75 euryphot 76 meso-euryphot 77

78 poly-euryphot 79 poly-stenophot

8 ROČNÍ RYTMIKA

81

82 podzimní s pravidelně přezimujícími larvami 83

84

85 nestabilní 86

87

88 jarní 89

9 DENNÍ RYTMIKA

91 92 noční (0 – 45 % denní aktivity) 93

94

95 nestabilní (plastický) 96

97

98 denní (přes 45 % denní aktivity) 99

0 POTRAVA

01 02 carnivor 03 larva = herbivor, imago = carnivor 04

05 omnivor 06

07 larva = carnivor, imago= herbivor 08 herbivor 09

Charakteristiky druhů čeledi Carabidae alpinské a subalpinské zóny Krkonoš

Druh: Charakteristiky: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 K

Carabus arcensis arcensis Herbst, 1784 15 25 33 48 58 68 75 88 98 02 5

Carabus linnei Panzer, 1810 23 33 62

Carabus sylvestris sylvestris Panzer, 1793 14 22 31 45 88 92 02 5

Carabus violaceus violaceus Linnaeus, 1758 12 25 33 45 82 92 02 7

Carabus auronitens auronitens Fabricius, 1792 14 24 32 45 88 92 02 6

Cychrus caraboides (Linnaeus, 1758) 14 24 33 44 82 92 02 5

Leistus ferrugineus (Linnaeus, 1758) 18 25 33 45 02 6

Leistus piceus Frölich, 1799 22 35 62

Nebria rufescens rufescens (Stroem, 1768) 22 36 62

Notiophilus aquaticus (Linnaeus, 1758) 11 25 37 48 02 4

Notiophilus biguttatus (Fabricius, 1779) 18 25 33 45 88 98 02 8

Notiophilus palustris (Duftschmid, 1812) 15 25 35 44 02 6

Trechus pilisensis sudeticus Pawlowski, 1975 14 24 33 45 02 4

Trechus pulchellus pulchellus Putzeys, 1846 23 32 62

Trechus splendens Gemminger et Harold, 1868 23 32 62

Trechus striatulus Putzeys, 1847 22

Patrobus assimilis Chaudoir, 1844 14 24 31 45 02 3

Patrobus atrorufus (Stroem, 1768) 12 25 34 44 58 62 72 02 7

Pterostichus diligens (Sturm, 1824) 12 25 33 45 02 7

Pterostichus unctulatus (Duftschmid, 1812) 23 32

Pterostichus negligens negligens (Sturm, 1824) 22 31

Pterostichus aethiops (Panzer, 1796) 14 24 33 45 02 4

Pterostichus burmeisteri Heer, 1841 23 33

Abax parallelepipedus (Piller et Mitterpacher, 1783) 14 25 33 44 55 62 72 85 92 05 6

Calathus micropterus (Duftschmid, 1812) 25 35 66

Agonum ericeti (Panzer, 1809) 15 24 36 45 05 2

Agonum fuliginosum (Panzer, 1809) 15 27 33 45 05 3

Amara lunicollis Schiödte, 1837 15 25 33 45 88 98 08 6

Amara erratica (Duftschmid, 1812) 23 35

Amara praetermissa (Sahlberg, 1827) 25 35 47 68

Trichotichnus laevicollis (Duftschmid, 1812) 14 24 32 45 82 92 5

Podrobně byly zkoumány následující druhy střevlíků.

Carabus sylvestris sylvestris Panz.

Středoevropský druh; lesy, pastviny, louky apod.; v nižších i vyšších horách (500 -2500 m n.m.)

Nebria rufescens rufescens (Stroem)

Cirkumpolární druh, v Evropě s arkto-alpinním rozšířením.

Pterostichus negligens negligens (Sturm)

Vysokohorský druh; Krkonoše, Tatry, ojediněle Krušnohoří, České středohoří, Kralický Sněžník.

Patrobus assimilis Chaud.

Evropský druh s arktoalpinním rozšířením, převážně nad hranicí lesa, mezi kamením a na rašeliništích.

Leistus montanus corconticus Farkač et Fassati, 1999

Horský druh, endemit.

Děkuji Vám za pozornost.